Как использовать потенциал солнечной энергии в собственном доме? Электричество, получаемое солнечными батареями от солнечного излучения, может питать:
- бытовые приборы;
- технику;
- электроинструмент;
- котлы;
- кондиционеры.
Обеспечение питанием тепловых насосов, например, позволяет домовладельцам экономить не только на электричестве, но и на счетах за отопление.
Кроме того, солнечные панели (https://vinur.com.ua/products/solnechnie-batarei) позволяют производить электроэнергию «с запасом», что дает возможность собственнику передавать ее в сеть и забирать бесплатно в зимние месяцы. Это гарантия большей независимости от роста цен на энергию.
Однако, прежде чем вы решите установить солнечные панели или гелиосистему в своем доме, следует немного узнать, как работают фотоэлектрические элементы и чем они отличаются, например, от солнечных коллекторов.
Солнечные панели – история появления
На развитие фотовольтаики и фотогальваники повлияли открытия многих ученых, которые, в свою очередь, добавили ценные строительные блоки своих знаний в эту область. Первые упоминания о технологии и методах преобразования энергии солнца в электричество относятся к 1839 году, когда Антуан Сезар Беккерель впервые наблюдал это явление.
Первый фотогальванический элемент из кремния был создан более чем через 100 лет, в 1954 году, и его КПД тогда составлял всего 6%. Следует отметить, что сегодня для солнечным систем хорошим показателем является КПД одного элемента в пределах 18-22%.
Сегодняшняя фотогальваническая технология дает пользователям гораздо больше возможностей, чем даже несколько лет назад. Она позволяет получать электроэнергию практически без затрат обслуживания – процесс полностью автоматизирован, бесшумен и неагрессивен для окружающей среды. Но в чем именно он состоит?
Как работают фотоэлектрические элементы
Основным и самым маленьким элементом, из которого состоят солнечные панели, является кремниевый фотоэлемент, впрочем как и гелиосистемы. Его основной задачей является выработка электроэнергии. Фотоэффект, возникающий в ячейках, заключается в изменении электрических свойств твердого тела.
Иными словами, ячейки, которые являются полупроводниками, под действием падающего на твердое тело солнечного (электромагнитного) излучения начинают производить электричество постоянного тока.
Каким образом фотоэлектрические элементы это делают? Кремниевая пластина (элемент фотогальванического элемента) состоит из двух слоев, разделенных так называемым «пограничным» слоем. Слой, обращенный к солнечному свету, отрицательно легирован фосфором (что приводит к избытку электронов), в то время как нижний слой кремния легирован положительно за счет добавления атомов бора (что приводит к дефициту электронов).
В результате в пограничной области создается электрическое поле. Когда мельчайшая частица света (фотон) попадает в клетку, энергия фотона высвобождает дополнительные электроны и позволяет им двигаться. Это создает разность электрических потенциалов (электрическое напряжение).
После замыкания цепи с приемником энергии между верхней и нижней пластинами течет ток. Однако это постоянный ток, который не используется бытовой техникой. Для его использования нужен инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный. Мощность одной ячейки составляет около 4-5 Вт при напряжении около 0,5 В.
Чем фотоэлектрические панели отличаются от солнечных коллекторов (гелиосистем)
Солнечные панели представляют собой фотоэлектрические элементы, объединенные в модули. Целью подключения является получение большей мощности — конструкция обычно состоит из нескольких десятков фотоэлементов.
Солнечные коллекторы, напротив, состоят из соединенных между собой тонких трубок, заполненных жидкостью (раствором гликоля), которые крепятся к металлической пластине (поглотителю), покрытой селективным покрытием (с высоким коэффициентом поглощения солнечного излучения). Солнечные лучи, падающие на пластину, нагревают жидкость в трубках.
Фотоэлектрические панели вырабатывают электроэнергию, которую можно использовать для питания систем отопления, нагрева воды и работы бытовых приборов. С другой стороны, солнечные гелиосистемы (https://vinur.com.ua/products/geliosistemy-dlya-gvs-i-otopleniya) вырабатывают тепло, которое в основном используется для приготовления горячей воды для бытовых нужд и, возможно, для поддержания центрального отопления дома.